PIRODNO-MATEMATICKI FAKULTETODSJEK ZA HEMIJU

SEMINARSKI RADCELIJA

STUDENTI MENTOROmerovic Samira Prof.Dr. Emira ZovkoJeleskovic Merima

Sarajevo, 2010

1

UVOD

Ćelija je osnovna gradivna i funkcionalna jedinica svih žvih bića (osim virusa koji nemaju ćelijsku gradu). Ćelije izgrađuju tjelo, koriste hranljive materije iz kojih dobijaju energiju, a vrše i neke specifične funkcije. Ljudsko tijelo se sastoji od oko tri miliona ćelija.

Ćelije su morfološke, funkcionalne i reproduktivne jedinice gotovo svih živih bića. Razlike između ćelija se ogledaju u veličini, obliku, građi i funkciji. Iako su velike razlike u veličini ćelija, najveći broj ćelija su mikroskopskih dimenzija. Ćelije sadrže nasljedni materijal i mogu da naprave sopstvene kopije, taj proces je poznat kao ćelijska doiba. Ćelije su izgrađene od mnogo dijelova nazvanih organele, a svaka organela ima različitu funkciju. Upoznavanje građe i funkcije ćelije predstavlja osnovu za svako dublje proučavanje u biologiji i medicini. Rezultati takvog rada doprinose poznavanju normalnog i patološkog stanja ćelije a samim tim i čitavog stanja organizma. U biologiji postoji grana koja se bavi proučavanjem ćelije a naziva se citologija.

2

OSOBINE ĆELIJE

Postoje organizmi čije tijelo je izgrađeno od samo jedne ćelije, takvi organizmi su: bakterije, praživotinje, neke gljive i alge. Visećelijski organizmi mogu imati i više miliona, biliona, pa cak i kvadriliona ćelija. U organizmu odraslog čovjeka nalazi se 1014 ćelija, koje obavljaju mnostvo raznovrsnih funkcija, po cemu se međusobno i razlikuju. Ćelije slične grade a koje vrše istu funkciju udružuju se i grade tkiva. Ćelije takvih tkiva pokazuju neke zajedničke osobine kao sto su:

Obavljanje određenih zadataka (uloga, funkcija) Rast do veličine koja je karakteristična za datu vrstu ćelije Život ćelije odvija se kroz cikluse koji se završavaju diobom ili

ćelijskom smrću ( pri diobi ćelija daje nove ćelije) Jedinstven hemijski sastav i jedinstvena građa

GRAĐA, OBLIK I VELIČINA ĆELIJE U prirodi ne postoje ćelije koje bi se mogle smatrati tipičnim, budući da su u raznim organizmima, organima i tkivima specijalizirane u odnosu na funkciju i imaju svoje osobenosti. Međutim, sve ćelije imaju jednu opću i zajedničku semu organizacije:

Imaju ćelijsku opnu Citoplazmu Jedro

Prema općoj složenosti organizacije razlikuju se dvije osnovne kategorije ćelija: prokariotska (protocit) i eukariotska (eucit)

3

Prokariotske ćelije imaju znatno jednostavniju strukturu: nemaju organizovanog jedra, vec im je genetički materijal raspršen u citoplazmi i naziva se nukleoid. U ćelijama prokariota ne postoje citoplazmatske organele kao što su mitohondrije, hloroplasti i dr. Prokariotski organizmi se razmnožavaju prostim dijeljenjem ćelije na dvije jedinke. Organizmi s prokariotskim ćelijam se nazivaju prokarioti, a ovoj grupi pripadaju bakterije, aktinomicete i modrozelene alge (cijanobakterije).

U poređenju sa prokariotskim organizmima, ćelijska organizacija eukariota je na znatno višem stupnju, budući da njihove ćelije imaju jedro koje je organizirano kao posebna organela. Ćelija eukariota je diferencirana na tri jasno izd vojene cjeline: citoplazma, jedro i membrana. Ovaj tip ćelijske organizacije je manje-više zajednička i opća karakteristika svih složenije organiziranih (višećelijskih) biljaka i životinja. Oblik i veličina ćelije su veoma različiti ne samo u jednom organizmu već i unutar istog tkiva. Postoje ćelije promjenljivog (ameba, leukociti) i relativno stalnog oblika (eritrociti, spermatozoidi, epitelijalne ćelije, nervne ćelije itd.). Ćelije mogu biti loptaste, prizmatične, vretenaste, zvjezdaste itd. Oblik ćelije ovisi od površinskog napona i viskoznosti citoplazme a takođe i od mehaničkog dijelovanja okolnih ćelija.

HEMIJSKI SASTAV ĆELIJE Hemijski elementi koji izgrađuju ćeliju nazivaju se biogeni elementi. Prema količini u kojoj se nalaze u ćeliji dijele se na makroelemente, kojima pripadaju C (ugljik), H (vodik), O (kisik), N (azot) i dr. i mikroelemete, kojima pripadaju Cu (bakar), Br (brom), Mn (mangan), Fe (željezo) i dr. U sastav ćelije ulaze: Anorganska jedinjenja i elementi Voda je jedan od glavnih komponenti živih sistema i čini čak 50-95 % težine ćelije. Količina vode u ćelijama čovjeka ovisi od: starosti, vrste tkiva, metaboličke aktivnosti, spola itd. Uloge vode su: Ona je univerzlni rastvarač Pogodna je sredina za odvijanje metaboličkih reakcija Transportna uloga vode ogleda se u lahkom prenošenju materija koje se u

njoj rastvaraju Učestvuje u termoregulaciji i osmoregulaciji.

4

Anorganske soli se javljaju u obliku anjona i katjona. Najvažniji katjoni su Na+ i K+ koji obezbjeđuju polarizovanost membrana nervnih i mišićnih ćelija. Među anijonima najvažnini su fosfati jer predstavljaju osnovne oblike iz kojih se koristi energija [ATP].

Organska jedinjenja Organska jedinjenja obavezno sadrže ugljik (C) i njihovim razlaganjem se oslobađa manja ili veća količina energije. Razlikuju se četiri vrste ovakvih jedinjenja: ugljeni hidrati, masti, proteini i nukleinske kiseline. Ugljikohidrati ( seceri) dijele se na monosaharide, oligosaharide i polisaharide. Najvažniji monosaharidi su pentoze (riboza i dezoksiriboza) i heksoze (glukoza i fruktoza). Glukoza je glavni izvor energije i osnovni transportni oblik šećera u organizmu kičmenjaka. Iz grupe oligosaharid najvažniji su disaharidi (maltoza, laktoza, saharoza). Polisaharidi sspadaju u makromolekule,a rezervni polisaharidi tzv.magacini energije su glikogen (kod zivotinja) i škrob (kod biljaka).

Lipidi (masti) su energetski najbogatija jedinjenja koja se ne rastvaraju u vodi.

Nukleinske kiseline (DNK i RNK) sastoje de iz nukleotida povezanih u polinukleotidne lance fosfodiesterskim vezama.Nukleotid se sastoji od šećera (pentoze), azotne baze (purinske: adenin i guanin i pirimidinske: citozin i timin) i fosforne kiseline.

5

METABOLIZAM ĆELIJE

U živoj ćeliji se neprekidno odvija veliki broj hemijskih reakcija. Cjelina svih hemijskih procesa, odnosno, ukupan promet materije i za materiju vezane energije naziva se metabolizam. Metabolizam karakterišu dva osnovna procesa:

Anabolizam Katabolizam

Anabolizam predstavlja sintezu složenih jedinjenja iz prostih, a ovaj proces je praćen potrošnjom energije (fotosinteza, sinteza proteina itd.). Katabolizam predstavlja reakcije razgradnje složenih jedinjenja na prosta jedinjenja, a ti procesi su praćeni oslobađanjem energije (disanje, vrenje)

U ćeliji se neprekidno odvijaju usko povezani procesi razlaganja organske materije uz oslobađanje energije i sinteze slozenih sastojaka ćelije, uz trošenje energije. Zbog neprekidnog odvianja anabolizma ( ćelja neprekidno sintetiše proteine, šećere, masti) ćelija ima konstantnu potrebu za energijom. Bez obzira na vrstu organizma, živa ćelija energiju dobija oksidacijom organskih jedinjenja tj.njihovim sagorjevanjem (što pripada kataboličkim procesima). Organska jedinjenja se postepeno oksidišu, tako da se energija otpušta sporo, dijelimično u vidu toplote, a dijelom i kao hemijska energija (ATP), koju ćelija može da koristi u anabolizmu. Po načimu dobijanja organskih molekula, koje služe kao izvor energije, živa bića dijelimo u dvije velike grupe:

Autotrofe Heterotrofe

Autotrofi su sposobni da vrše fotosintezu, da sunčevu energiju (ili hemijsku energiju) iskoriste za sintezu organskih materija, koje će im služiti za dobijanje energije. Heterotrofi uzimaju gotove organske materije hranom i sagorjevanjem tih materija obezbjeđuje potrebnu energiju. Hrana heterotrofa, direktno ili indirektno, potiče iz organskih mateija natalih fotosintzom.

6

PROKARIOTSKA I EUKARIOTSKA ĆELIJA

Prema složenosti građe ćelije, svi ćelijski organizmi dijele se na: Prokariote i Eukariote

Najvažnija razlika između prokariotske i eukariotske ćelije je postojanje unutrašnjih membrana i njihovih funkcija. Kod eukariota, dio koji sadrži genetski materijal odvojen je od ostatka celije membranom, dok kod prokariota taj dio nema membranu i nije jasno definisan. Prokarioti su dakle jednostavnije strukturne organizacije, jer nemaju jedro niti ćelijske organele. Eukariotske ćelije su složenije i mogu biti jednostavni ćelijski organizmi ili tvore tkiva i sisteme organa, te čine višećelijski organizam.

7

PROKARIOTSKE ĆELIJ

Naziv prokariot dolazi od grčke riječi karyon što znači jezgra, i pro što znači pred. Prokariotske ćelije su mali jednoćelijski organizmi jednostavne građe.zbog malih dimenzija strukturu ovih ćelija je moguće posmatrati samo pod elektronskim mikroskopom. Oblik i veličina prokariotske ćelije su karakteristične konstantne vrste, ali mogu značajno varirati ovisno od vanjskih faktora, starosti itd. Ćelijska membrana nije u direktnom dodiru sa sredinom u kojoj se nalazi ćelija. Genetska informacija je molekula DNA, kružnog je oblika i udružena sa malo proteina. Ribosomi su sitniji nego kod eukariota, a razlikuju se i detaljima građe. Tipična bakterijska ćelija građena je od: ćelijske membrane, ćelijskog zida, citoplazme, hromosoma, ribosoma, biča i granula sa rezervnim tvarima. Kod prokariota se genetička uputa sastoji od jedne kruzne dvolančane molekule DNA, koja se naziva nukleotid koji je slobodan u citoplazmi i malih kružnih molekula DNA takozvanih plazmida koji se javljaju kod bakterija. Nemaju sve bakterije plazmide, a njihov broj varira u stanicama. Citoplatma je unutrašnji matriks ćelije, koloidnog garaktera, sa sitnim granuliranim česticama. Sadrži 80% vode, proeine, ugljikohidrate, lipide, anorkanske spojeve, aminokiseline. Unutar citoplatme nalaze se: mezosomi (imaju ulogu u metabolizmu i razmnožavanju), ribosomi (mjesta sinteze proteina), nukleoid i granule. Bakterije su zštićene od spoljašnje sredine sa nekoliko slojeva koje nazivamo spoljašnji omotači:

Glikokalis-sluzavi sloj (štiti stanicu od negativnih uvjeta)-kapsula ili čahura (štiti stanicu od uvjeta vanjske sredine, dehidratacije, zadržava oblik bakterijske stanice, služi kao rezervna hrana bakterijskoj stanici)

Stanična stijenka (građena je od mureina koji stanici daje oblik i čvrstoću). Mureun je peptidoglikogen (polisharidni dio i proteinski dio)

Stanična ili citoplazmaska membrana-unutrašnja membrana (tanka,savitljiva i potpuno okružuje stanicu)

8

-osmotska barijera stanice (dijeluje semipermabilno, polupropusno i kontrolira kratanje tvari u stanicu i iz stanice, t otpušta vanstanične enzime)

Unatoč ovako jednostavnoj morfološkoj organizaciji, prokariotska ćelija je sposobna da obavlja sve važne životne funkcije. Za samo pola sata može da udvostruči svoju veličinu, da se podjeli na dvije kćerke ćelije, koje će se dalje razmnožavati. Razmnožavanje prokariota odnija se prostom ćelijskom diobom. Brzina razmnožavanja je velika i podaci govore da se neke bakterije dijele svakih 20-30 minta. Prije diobe DNA se pričvrsti na ćelijsku membranu, a zatim se izvrši njena replikacija. Novonastali molekul se pričvsti za ćelijsku membranu pored starog molekula, nakon čega se bakterija dijeli na dva dijela sa po jednim molekulom DNA u oba dijela. Tri su glavne skupine prokariota -bakterije -mikroplazme -modre alge Kada govorimo o prokariotima, najčešće spominjemo bakterije jer su to najrasprostranjeniji organizmi u prirodi. Odlikuju se brzim rastom i razvojem u povoljnom okolišu, te imaju sposobnost brzog prilagođavanja na promjene u okolišu. Javljaju se u većim nakupinama koje nazivamo kolonije.Bakterije mogu biti, ptapičaste, okrugle, spiralne a veličina im varira od 0,5-1,0 μm. Nešto veće stanice od bakterija su alge koje imaj sposobnost iskorištavanja sunčevesvjetlosti za dobijanje energije

9

EUKARIOTSKE ĆELIJE

Naziv eukariotske ćelije potiče od grčke riječi eu što znači pravi i karyon što znači jezgra. Eukarioti su obično mnogo veći od stanice prokariota. Eukariotske ćelije su organizmi, odnosno stanice kod kojih je nasljedni materijal smjepšten u jezgri obavijenoj posebnom jezgrinom membranom. U eukariotskoj stanici razvile su se i posebne stanične organela, koje ne postoje u prokariotskoj stanici. Te posebne organele su:

- endoplazmatski retikulum- Golgijev aparat- lizosomi i dr.

Ćelije eukariota mogu biti samostalni jednoćelijski organizmi (praživotinje, ameba, papučica i dr.), a mogu da tvore tkiva i sisteme organa i na taj način stvaraju višećelijske organizame. Eukariotske ćelije se ogu podijeliti na biljne i životinjske. Strukturne razlike na ćelijskom nivou, koje postoje između biljnih i životinjskih organizama, nastale su kao rezultat načina živoa biljaka budući da su one pričvršćene za podlogu.

10

Biljna ćelija se u nekoliko segmenata razlikuje od životinjske a to su:- biljna ćelija posjeduje čvrsti ćelijski zid- posjeduje vakuole i plastide (plastidi a posebno hloroplasti

omogućavaju biljci autotrofan način ishrane)

Osnovna građa biljne ćelije:- ćelijski zid- ćelijska membrana - vakuola- citoplazmatska vlakna- miohondrije- endoplazmatski retikulum- jezgro- jedarce- jedrova opna- citoplazma- ribosomi i hloroplasti

TIPIČNA BILJNA ĆELIJA

11

Za razliku od biljne zivotinjska ćelija ne sadrži hloroplasti. Osnovna građa životinjske ćelije:

- jezgro- jezgrina ovojnica- citoplazma- endoplazmatski retikulum- lizosomi- mitohondrije- ćelijska membrana- Goldžijev aparat- jedarce.

TIPIČNA ŽIVOTINJSKA ĆELIJA

12

BILJNA I ŽIVOTINJSKA ĆELIJA

Ratlike između biljne i životinjske ćelije

životinjska ćelija biljna ćelija

slobodni ribosomi slobodni ribosomi

lizosomi

lizosomi

hrapavi endoplazmatski retikulum( sa ribosomima )

mitohondrijglatki endoplazmatski retikulum

citoplazmatska membrana

kariotekakromatin

nukleolusprivremena vakuola

mitohondrij

glatki endoplazmatski

retikulum

citoplazmatska membrana

Golđijev komplex

13

JEZGRO je najuočljivija organela eukariotskih ćelija. Sam naziv nukleus (jezgro) govori o njegovom značaju za ćeliju. U njemu je DNA u kojoj su smještene sve informacije o građi i funkciji ćelije. Jezgro reguliše sve procese u ćeliji. U njemu se odvija sinteza DNK (replikacija), i svih vrsta RNK (transkripcija), kao i dijela proteina (translacija). Ćelija obično ima jedno jezgro, mada postoje i ćelije sa više jezgri (polinuklearne ćelije), a veoma rijetko imamo ćelije bez jezgra (eritrociti skoro svih sisara). Obično je okruglog oblika i obavijno jezgrinom ovojnicom. Vrlo je složenog sastava (jezgrina opna, jezgrin sok, jedarce, hromosomi)

CITOPLAZMA je homogna, želatinozna i najčešće transportna materija, koja ispunjava unutrašnjost ćelije. Sastoji se od citozola (sastoje se od vode,soli, organskih molekula i enzima koji su katalizatori u mnogim hemijskim reakcijama) i ćelijskih organela (osim jezgra).Sve ćelije imaju citoplazmu, ona je mjesto vitalnih reakcija kao što su metabolizam, glikoliza i sinteza proteina. Pored toga ona ima i mehaničku ulogu jer zadržava oblik ćelije i štiti je pri mehaničkom udaru. Organele smještene u citoplazmi su:Mitohondrije, hloroplasti, lizosomi, ribosomi, endoplazmatski retikulum i dr.

14

Endoplazmatski retikulum ili endoplazmatska mrezica je najšire zastupljena citoplazmatska organela i predsavlja sistem membrana. Endoplazmatski retikulum proizvodi i transportuje tvari. Dijeli se na glatki i hrapavi endoplazmatski retikulum. Hrapavi endoplazmatski retikulum na svojim rubovima sadrži ribosome na kojima se odvija sinteza proteina. Uloga glatkog endoplazmatskog retikuluma je da učestvuje u sintezi lipida, razgradni otrova, a pod uticajem sunca holesterol pretvara u vitamin D.

15

Ribosomi se sastoje od bjelančevina i RNK, a služi za prevođenje uputekoja dolazi u obliku mRNK u polipepidni lanac ( npr. bjelanćevinu). Na njima se aminokiseline vežu za bjelančevine koje su jedinstvene zasvako živo biće (osim za jednojajčane blizance). Neki ribosomi su vezani za endoplazmatski retikulum, a nki slobodno plivaju u citoplazmi.

Goldžijev aparat (ime je dobio po italijanskom istražitelj Camillu Golgiju, koji ga je otkrio 1898.godine). to je organela koju susrećemo kod eukariotskih ćelija. Ima više funkcija, za preradu, sortiranje, čuvanje i koncentriranje materije.

16

Lizosomi se proizvode u Goldžijevom aparatu i služe za razgradnju složenih molekula uorganizmu. Obavijeni su jednostrukom membranom u kojoj se nalaze enzimi. Ako se membrana lizosoma ošteti enzimi mogu ući u citoplazmu i razgraditi stanicu. Lizosomitakođe učestvuju u preobrazbi, oplpdnji, starenju, gladovanju, te obrambenom mehanizmu stanice.

Mitohondrije su organele prisutne u skoro svim eukariotskim ćelijama i služe kao izvor energije smatraju se centralnim mjestom metabolizma ćelije.

Čelijska membrana je omotač koji je u eukariotskoj celiji prisutan na površini ćelije, ali i u njenoj unutrašnjosti gdje ograničava pojedine

17

organele. Membrana obezbjeđuje uslove za odvijanje svih životnih procesa i održavara razlike između unutarćelijske i vanćelijske sredine. Istovremeno uspostavlja kontakt sa drugim ćelijama i razmjenjuje materije sa njima.

Ćelijski zid je čvrsti omotač koji štiti ćelijsku membranu svake biljne ćelije, a životinjska ćelija ga nema. Izgrađen je od polisaharida ali je slojevit, savitljiv, elastičan i izuzetno čvrst. Preko zidova se ćelija veže u složena tkiva, pri čemu ćelije komuniciraju preko kanalića (plazmodezme). Zid neke supstance propušta a drugima onemogućava ulaz u ćeluju.

Hloroplasti nalaze se samo u citoplazmi ćelija pojedinih organizama (obično kod biljaka). U njima se odvija proces fotosinteze ( energija sunčevog zračenja se prevodi u slobodnu energiju gemijske veze prganskih molekula.

ZAKLJUČAK

Ljudi, biljke, zivotinje, mikroorganizmi čine neopisivo bogatstvo i rznolikost života na zemlji. Nije lako uočiti da postoje izvjesne međusobne slicnosti, uporedo sa tim razlikama postojanje svih zivih biza zasniva se na istom, a to je ćelija. Ona je njihova osnovna, gradivna i funkcionalna jedinica. Samo njihova različita organizacija čini nesagledivu raznovrsnost života na zemlji.

18

LITERATURA

1. Bajrović K. Bakal N. Idr. (2005.godina) UVOD U GENETIČKO INŽENJERSTVO I BIOTEHNOLOGIJU, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Sarajevo

2. Prentis S. (1991.godina) BIOTEHNOLOGIJA-NOVA INDUSTRIJSKA REVOLUCIJA, Školska knjiga, Zagreb

3. http://www.wikipedija.org .

4. http://chemistry24.com

19

20